[发明专利]隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法及相关设备

权利要求书

1.一种隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法，其特征在于，包括：

在隧道的掌子面上设置振动传感器阵列，以使所述振动传感器阵列贴附在所述掌子面上；

利用所述振动传感器阵列，采集所述掌子面前方的地质振动信号；

分析所述振动传感器阵列上各个振动传感器单元接收到的所述地质振动信号的时差、振源距离、振源振动频率和振源振动强度；

结合所述振动传感器阵列上各个所述振动传感器单元接收到的所述地质振动信号的时差、振源距离、振源振动频率、振源振动强度以及所述振动传感器阵列的分布坐标，构建振源三维视图，判断出所述掌子面前方是否存在流体地质或者松动地质；

采用探地雷达，对所述掌子面前方的地质情况进行探测，得到地质雷达探测信号；

利用二维柯西有向小波理论，对所述地质雷达探测信号进行降噪；

所述利用二维柯西有向小波理论，对所述地质雷达探测信号进行降噪的步骤，包括：

当地平面为平面时，按照下式表示在以为常数的测试线上探测雷达剖面信号：

，

其中，为所述地质雷达探测信号的有效信号，为杂波信号；

对进行二维有向小波变换，当时，根据具体情况选择参数，得到所述杂波信号的近似信号；

按照下式得到所述有效信号的近似信号：

，

其中，为所述杂波信号的近似信号；

对所述地质雷达探测信号进行谱能强度的计算，得到地质雷达探测谱能数据；

根据所述地质雷达探测谱能数据，构建谱能三维视图；

结合所述振源三维视图和所述谱能三维视图，判断出所述掌子面前方存在的地质类型。

2.根据权利要求1所述的隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法，其特征在于，所述在隧道的掌子面上设置振动传感器阵列，以使所述振动传感器阵列贴附在所述掌子面上的步骤，包括：

在所述隧道的所述掌子面上设置所述振动传感器阵列；

利用红外测距，测试所述振动传感器阵列中的每个所述振动传感器单元与所述掌子面的距离，以调整所述振动传感器单元，以使所述振动传感器单元贴附在所述掌子面上。

3.根据权利要求1所述的隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法，其特征在于，在所述利用所述振动传感器阵列，采集所述掌子面前方的地质振动信号的步骤之前，还包括：

建立地质类型与所述振源振动频率和所述振源振动强度的对照关系数据库，所述地质类型包括所述流体地质和所述松动地质；

所述结合所述振动传感器阵列上各个所述振动传感器单元接收到的所述地质振动信号的时差、振源距离、振源振动频率、振源振动强度以及所述振动传感器阵列的分布坐标，构建振源三维视图，判断出所述掌子面前方是否存在流体地质或者松动地质的步骤，包括：

结合所述振动传感器阵列上各个所述振动传感器单元接收到的所述地质振动信号的时差、振源距离、振源振动频率、振源振动强度、所述振动传感器阵列的分布坐标与所述对照关系数据库，构建振源三维视图；

根据所述振源三维视图，判断出所述掌子面前方是否存在所述流体地质或者所述松动地质。

4.根据权利要求1所述的隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法，其特征在于，所述采用探地雷达，对所述掌子面前方的地质情况进行探测，得到地质雷达探测信号的步骤，包括：

将所述探地雷达沿着设定移动路径在所述掌子面上进行移动，对所述掌子面前方的地质情况进行探测，得到所述地质雷达探测信号。

5.根据权利要求1所述的隧道超前预报可视化综合物探的数据处理方法，其特征在于，在所述对所述地质雷达探测信号进行谱能强度的计算，得到地质雷达探测谱能数据的步骤之前，还包括：

对所述有效信号的近似信号按照下式进行变换：

，

其中，为所述探地雷达的采样间隔时间，为所述探地雷达的采样间隔距离，为原空间的坐标，为参数空间的坐标，为波速；

根据所述波速，计算所述波速对应介质所在位置与所述探地雷达的距离，以对所述介质进行定位。